降水观测网络的空白限制了气候变化影响评估

为什么降雨测量与每个人息息相关

从养活我们的农作物到为城市提供动力的河流，几乎日常生活的每一部分都依赖雨雪。然而，世界上用于测量这些天空来水的基本工具——简单的雨量计——比大多数人想象的要零碎得多。这项研究表明，地球上的大片地区，尤其是那些已经易受干旱和洪涝影响的地区，缺乏足够的雨量计来追踪气候变化如何重塑降水模式。没有这些测量，我们的预测、风险地图和水安全规划都建立在不稳定的基础上。

我们如何观测全球降雨

科学家可以通过卫星和气象雷达估算降雨，这些工具可以跨大陆俯瞰风暴。但这些方法仍需要地面验证。雨量计——在特定地点收集和测量降落水量的漏斗装置——提供了最准确的地表读数。作者汇集了有史以来最大的全球雨量计数据库：221,483 个站点，记录时间跨度为1900年至2022年。他们比较了这些站点的分布、运行时长以及它们在不同地形（如平原、山地、海岸、岛屿、城市以及干旱或极地地区）的覆盖情况。

基本全球网络存在巨大空白

分析显示，全球雨量计网络远低于世界气象组织设定的年降水监测标准。即便计入所有站点，只有约13%的陆地面积拥有足够的雨量计；如果把重点放在具有长期且大体完整记录的站点上，这一比例降至不到2%。欧洲，尤其是德国，覆盖最为密集，而非洲覆盖最稀疏。尽管面临严重的洪涝风险、海平面上升和快速城市化，小岛屿和城市仍长期处于测量不足的状态。自1980年代以来，长期记录站点数量有所下降，原因包括政治变动、经济困难和有限的数据共享，这削弱了我们检测长期气候变化的能力。

在哪里最需要新增雨量计

为了超越简单的站点分布图，研究人员提出：新站点在哪儿能提供最多信息？他们开发了一个优先指数，结合了两个概念。首先，如果降雨在地表上变化剧烈，就需要更多站点来捕捉这种不均匀性。其次，如果附近的站点记录都相似，在同一簇中再加一个站点带来的新信息很少。研究者利用长期记录站的日尺度数据，衡量每个地区的降雨模式有多独特，以及附近雨量计的冗余程度。降雨高度可变但独立站点稀少的区域——如中非、南美北部以及北美和欧洲的部分北部地区——成为高优先级。总体而言，约四分之一的陆地已迫切需要扩展雨量计网络。

在变暖且人口密集的未来展望

气候变化和人口增长只会增加对更好降雨监测的需求。团队将气候模型对未来降雨的投影与低排放和高排放情景下的人口与经济活动预测结合起来。在高排放路径下，全球约三分之一的陆地成为新增雨量计的高优先区。非洲、南美和南亚的季风区需求增长尤为显著，因为干湿条件之间的波动将更强。同时，印度、巴基斯坦、墨西哥、伊朗和中国等国中不断增长且更富裕的城市即便当前已有一定数量的雨量计，也将需要更密集的网络来跟踪城市内涝和水资源压力。

这对社会意味着什么

研究的核心信息很明确：如果没有更好的降雨和降雪基础观测，我们就无法可靠地判断气候变化如何改变水文极端事件，也无法制定公平有效的适应方案。对新雨量计进行有针对性的投资——尤其是在服务不足的农村地区、快速增长的城市、高山和小岛——将大幅改善干旱和洪涝的预警、提升气候模型的精度并支持粮食、能源和水资源规划。同样重要的是开放现有数据，使全球的科学家和机构能够使用这些资料。简言之，填补降水观测网络的空白不仅是技术升级；它是保护社区应对气候变化的基础。

引用: Su, J., Miao, C., Zwiers, F. et al. Precipitation observing network gaps limit climate change impact assessment. Nature 652, 119–125 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10300-5

关键词: 降雨监测, 气候变化影响, 水安全, 极端天气, 全球雨量计